基于直流融冰的电网大面积冰灾防御策略

图 １ 直 流 融 冰 时 间 控 制 要 求 Ｆｉｇ．１ Ｔｉｍｅ ｌｉｍቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｔｓ ｆｏｒ ＤＣ ｄｅｉｃｉｎｇ
２．３ 编 制 直 流 融 冰 方 案 直流融冰方案包含线路直流融冰工作的组织措
施、调 控 预 案、事 故 预 想、准 备 工 作、操 作 步 骤 等 内 容 ，由 调 度 机 构 提 前 编 制 并 发 布 ，是 调 度 员 和 现 场 人 员进行融冰操作的实用指导手册。融冰方案能规范 参与融冰的各个单 位 的 工 作 流 程，减 少 融 冰 的 前 期 准 备 时 间 ，明 确 融 冰 期 间 的 电 网 控 制 要 求 ，提 前 确 定 操 作 步 骤 ，有 效 提 高 线 路 融 冰 的 安 全 性 与 高 效 性 。
关 键 词 ：冰 灾 ；直 流 融 冰 ；保 底 网 架 ；防 御 策 略
０ 引 言
２０１１年 １ 月，受 持 续 低 温 雨 雪 凝 冻 天 气 影 响， 南方电网供电区域 内 的 贵 州 大 部 分 地 区、广 西 桂 北 地区、广东粤北地区 和 云 南 滇 东 北 地 区 的 输 变 电 设 施相继出 现 覆 冰 险 情，先 后 导 致 １ ４１４ 条 １０ｋＶ 及 以上线路、７０个３５ｋＶ 及以上变电站停运。 本次冰 灾是继２００８年之后 南 方 电 网 遭 遇 的 又 一 次 特 重 冰 灾。但 与 ２００８ 年 多 条 线 路 断 线 倒 塔、５００ｋＶ 主 网 架 遭 受 重 创 、电 网 多 处 解 列 或 孤 网 运 行 、大 量 减 供 负 荷相比［１－３］，本次冰灾期 间 未 发 生 ２２０ｋＶ 及 以 上 线 路 倒 塔 事 故 ，未 发 生 县 级 及 以 上 城 市 停 电 事 故 ，确 保 了电网安全稳定运行和电力正常供应。
面 对 持 续 冰 冻 天 气 导 致 线 路 大 面 积 覆 冰 时，必 须最大限度地提升 直 流 融 冰 的 保 线 能 力，维 持 主 网 架 的 完 整 性 和 重 要 用 户 的 供 电 ，采 取 如 下 策 略 ：① 根 据线路重要性确定 线 路 融 冰 顺 序；② 采 用 直 流 融 冰 的 优 化 调 度 策 略，提 高 融 冰 效 率，扩 大 保 线 范 围； ③选择部分有融冰 措 施 的 关 键 线 路，集 中 资 源 予 以 重点防护，全力维 持 一 个 保 底 网 架，避 免 电 网 解 列、 瓦解等严重事故。
置必须在线路覆冰 超 过 设 计 能 力 前 完 成 融 冰，实 际 保线范围受融冰效率影响即会下降。
以 贵 州 电 网 为 例 ，现 有 １２ 套 直 流 融 冰 装 置 可 直 接对９８ 条 ２２０ｋＶ 及以上线路进行分层分区 融 冰， 可融冰范围覆盖贵州 ８０％ 主 网。 根 据 ２００８ 年 重 冰 期统计数据，线路覆冰 日 均 增 厚 约 ５ ｍｍ，如 需 控 制 线路覆冰不超过１０ ｍｍ，则 每 ２ｄ 内 必 须 对 线 路 完 成一次融冰。若线路直流融冰工 作 时 间 按 ８ｈ 计 算 ，同 一 装 置 一 日 最 多 可 以 进 行 ３ 条 线 路 融 冰 ，每 套 装置可保线６条，保线范围较 可 融 范 围 下 降 约 １／３； 如 融 冰 工 作 时 间 达 到１２ｈ，每 套 装 置 可 保 线４ 条 ，保 线范围较可 融 范 围 下 降 约 １／２，已 无 法 维 持 一 个 较 为完整的２２０ｋＶ 及以上主网架。
此外，直 流 融 冰 装 置 的 应 用 显 著 减 少 了 线 路 因 覆冰导致 的 跳 闸 次 数。２０１１ 年 冰 灾 期 间 贵 州 电 网 １１０ｋＶ 及以上线路因覆冰跳闸共约 １３０条· 次，大 部分 出 现 在 尚 不 能 进 行 直 流 融 冰 的 区 域。贵 州 ５００ｋＶ“日”字形环网线路由 于 采 用 了 融 冰 措 施，基 本上未发生因覆冰 跳 闸 的 事 故，而 尚 无 融 冰 措 施 的 ５００ｋＶ 八河站、兴 仁 换 流 站 区 域 线 路 则 频 繁 跳 闸， 其中八换甲线跳闸多达 １３ 次，２０１１ 年 １ 月 ２６ 日 还 出现了发八甲、乙线相继跳闸引起发耳电厂 ５００ｋＶ 系 统 全 停 ，光 换 线 跳 闸 引 起 光 照 电 厂 全 停 的 事 故 。
冰灾能力，大幅 降 低 了 导 线 断 线 和 倒 塔 事 故。 若 未 采取直流融冰，持续 冰 冻 天 气 仍 将 导 致 线 路 覆 冰 厚 度 超 过 加 固 后 的 设 计 覆 冰 强 度 ，线 路 断 线 、倒 塔 事 故 将 难 以 避 免 ，从 而 影 响 电 网 安 全 与 电 力 供 应 。
２０１１年南方 电 网 受 低 温 雨 雪 冰 冻 天 气 影 响 最 严重区域为贵州的 中 部 和 西 部 地 区，无 论 是 低 温 冰 冻天数还是积雪厚度等均已超过２００８年 ，而 ［１５－１６］ 电 网 受 损 情 况 却 较 ２００８ 年 大 幅 减 轻 ，这 一 方 面 得 益 于 ２００８年冰灾后对部分线路实施 了 抗 冰 加 固 措 施，更 重要的是直流融冰装置的应用显著提升了电网抵御
目 前 ，直 流 融 冰 过 程 包 括 线 路 停 复 电 、融 冰 母 线 搭 接 、短 路 点 搭 接 、装 置 升 流 融 冰 等 。 直 流 融 冰 工 作 流程 及 各 环 节 控 制 时 间 见 图 １，各 环 节 所 需 时 间 均 根据历史经验并考 虑 覆 冰 天 气 的 不 利 影 响 确 定，经 分析，２２０ｋＶ 及以上 线 路 融 冰 控 制 时 间 为 ８ｈ。 从 中可以发现，融冰过 程 中 大 部 分 时 间 消 耗 在 线 路 停 复电及融冰接线中，融 冰 效 率 的 进 一 步 提 高 需 要 采 用专有融冰隔离开 关，避 免 直 流 融 冰 过 程 中 的 人 工 接线，不需要在直流 融 冰 过 程 中 将 线 路 转 为 检 修 状 态，可将整个 融 冰 过 程 （停 电—融 冰—复 电）缩 短 至 ４ｈ，大 大 提 高 直 流 融 冰 装 置 利 用 率 。
摘要：目前，国内外电网均缺乏大规模应 用 直 流 融 冰 装 置 的 实 践 经 验，存 在 融 冰 工 作 效 率 低、融 冰 装置配置有待优化等问题，制约了直流融冰装置在抵御电网 大 面 积 冰 灾 方 面 作 用 的 发 挥。 在 总 结 南方电网直流融冰装置在２０１１ 年 初 冰 灾 中 应 用 经 验 的 基 础 上，分 析 了 线 路 直 流 融 冰 优 化 调 度 方 法，提出极端冰冻灾害情况下电网保底运行方案，提出了完善 直 流 融 冰 装 置 配 置 的 建 议，构 建 基 于 直流融冰的电网大面积冰灾防御策略。
针对融冰工作流程中影响操作效率的薄弱环 节 ，制 定 以 下 措 施 ，大 幅 缩 短 融 冰 操 作 时 间 。
１）提 前 发 布 调 度 操 作 预 令 。 调 度 员 根 据 融 冰 安 排 ，提 前 发 布 融 冰 调 度 操 作 预 令 ，现 场 值 班 员 根 据 调 度 操 作 预 令 提 前 编 制 现 场 操 作 票 ，做 好 操 作 准 备 ，避 免操作过程中因临时填写操作票影响操作效率。
２）优 化 融 冰 接 线 方 法 。 前 期 融 冰 装 置 接 线 方 式 是在变电站出线架构外侧线路 Ｔ 接后引至融冰母 线，线路短接方式是 在 变 电 站 出 线 架 构 外 侧 线 路 短 接，作 业 面 高，施 工 难 度 大，耗 时 较 长。 在 后 续 工 作 中 ，采 用 了 拆 避 雷 器 引 流 线 搭 接 方 式 、避 雷 器 引 流 线
收 稿 日 期 ：２０１１－０５－０７；修 回 日 期 ：２０１１－１１－１４。 国家自然科学基金资助项目（５１１７７０６８）；国家科 技 支 撑 计 划 资 助 项 目 （２００９ＢＡＡ２３Ｂ００）。
１２套直流融冰装置（福泉变内 ２ 套），其 中 ３ 套 装 置 可对５００ｋＶ 线路融 冰，９ 套 装 置 可 对 ２２０ｋＶ 线 路 融冰 。 ［１３－１４］ 超 高 压 公 司 ５００ｋＶ 桂 林 站、独 山 站 各 配置１套直流融冰装置，担负着保护贵广５００ｋＶ 交 流通道的任务。广 东 粤 北 地 区 ３ 套、广 西 桂 北 地 区 １套、云南 昭 通 地 区 １ 套，担 负 着 地 区 电 网 ２２０ｋＶ 及１１０ｋＶ 线路融冰任务。 １．２ 融 冰 装 置 应 用 效 果
１ 南 方 电 网 直 流 融 冰 装 置 应 用 情 况
１．１ 融 冰 装 置 配 置 情 况 截 至 ２０１０ 年 底 ，南 方 电 网 在 四 大 重 冰 区 共 配 置
了１９套直流融冰装置，可对 ２４４ 条 １１０ｋＶ 及 以 上 线 路 进 行 融 冰。 贵 州 电 网 在 １１ 座 变 电 站 共 配 置
处线夹搭接方式和在对侧线路避雷器引下线处短接 等 优 化 方 式 ，将 施 工 作 业 面 有 效 降 低 ，将 融 冰 接 线 时 间 由 ５～６ｈ 降 至 ２ｈ 内 ，显 著 提 高 了 融 冰 效 率 。
３）加 强 融 冰 操 作 人 员 保 障 。 为 应 对 大 量 的 融 冰 操作，通过增加调 度 人 员、改 变 值 班 方 式，贵 州 中 调 由调度员每值３人 增 加 至 每 值 ８ 人，确 保 了 融 冰 操 作的人力需求。变 电 站 增 加 操 作 人 员，操 作 过 程 中 使用对讲机通报设 备 状 态，避 免 操 作 人 员 往 返 于 控 制 室 与 设 备 现 场 ，影 响 操 作 效 率 。 ２．２ 加 强 直 流 融 冰 过 程 控 制
２ 直 流 融 冰 优 化 调 度 策 略
线路直流融冰工作是在极端天气条件下的一种 应急操作。由于缺 乏 相 应 实 战 经 验，南 方 电 网 在 开 展 直 流 融 冰 工 作 的 初 期 ，暴 露 出 操 作 效 率 下 降 、融 冰 母 线 和 短 路 点 搭 接 困 难 等 问 题 ，影 响 线 路 融 冰 效 率 。 ２０１１年１月２日至４日，共完成 １１ 条２２０ｋＶ 及以 上线路直流融冰，应 用 效 果 充 分 显 示 了 直 流 融 冰 装 置的作用，但 每 条 线 路 平 均 耗 时 ２４ｈ，严 重 制 约 了 直流融冰装置作用的发挥。在融冰装置配置有限的 条 件 下 ，如 何 优 化 直 流 融 冰 调 度 管 理 ，提 高 线 路 融 冰 效 率 ，成 为 能 否 充 分 利 用 直 流 融 冰 装 置 的 保 线 能 力 、 最大限度保障电网安全稳定运行的关键。 ２．１ 优 化 直 流 融 冰 操 作 管 理